【摘要】高填方路基相比普通公路路基,具有更高的填方高度和較大的填方體積,因此其整體穩(wěn)定性和施工質量控制難度較大。為了保證工程質量和提高施工效率,工程人員需要對高填方路基的各種質量問題進行綜合分析,并制定合理的技術應用方案。本文將簡要分析高填方路基常見的質量問題及相應的控制措施,并對高填方路基施工技術進行深入探討,以供參考。
【關鍵詞】公路工程;高填方路基;質量病害控制;施工技術應用
【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.019
Discussion on Quality Defects of High-Fill Roadbeds in Highway Engineering
GAO Yun
(Gansu Communication Construction Co., Ltd., Lanzhou 730060, China)
Abstract: Compared to ordinary highway roadbeds, high fill roadbeds have higher fill heights and larger fill volumes, making their overall stability and construction quality control more difficult. In order to ensure engineering quality and improve construction efficiency, engineering personnel need to comprehensively analyze various quality issues of high fill subgrade and develop reasonable technical application plans. This article will briefly analyze the common quality problems and corresponding control measures of high fill roadbed, and conduct in-depth discussions on the construction technology of high fill roadbed for reference.
Keywords: ultrasonic non-destructive testing; standard body; lead model covering method
高填方路基施工是現代公路工程建設中極為重要的一道施工環(huán)節(jié),但在實際施工過程中,卻經常因為工程地質、施工技術、施工過程質量控制不合理等因素而影響整體工程施工質量。因此,相關人員必須結合工程實際情況,采取具有針對性質量病害控制措施,保障整體施工符合工程質量控制要求。
1.1路基開裂
路基開裂病害主要分為縱向與橫向兩種,雖然大部分開裂病害多見于公路路面,但就高填方路基而言,此種病害也極為常見,路基開裂病害會嚴重影響到整體路面結構承載能力,進而威脅到公路行人及車輛的通行安全。通常來講,開裂病害主要是因公路區(qū)域路基邊坡過陡、交通負荷過大、壓實度過低等原因所導致。1.2不均勻沉降
公路路基產生區(qū)域性不良沉降及局部塌陷等質量病害,主要表現為以下兩點:橫向沉降,其多數是因路基自身過重、地下水及交通量過大所導致;縱向沉降,其主要為路基縱向挖填處因施工不當產生的錯臺所形成[1]。
1.3邊坡坍塌
公路路基邊坡塌陷分為崩坍、滑坍和路面剝落三種形式。其中,崩坍主要是指在重力和交通荷載作用下,路基填料材料整體透水性能較差、頂面區(qū)域排水不良、清淤工作不到位等原因導致的區(qū)域性破壞;滑坍主要指在公路使用過程中,工程路基土體或巖石結構沿著滑動面整體向下移位,最終對路基主體結構造成破壞;剝落主要是由于長期的冷熱循環(huán)和濕潤作用等因素導致邊坡上的零碎薄層剝落滑落,進而引發(fā)不良事故。
2.1處理不良地質
實際調查結果顯示,國內現有不良路基土結構主要包括巖溶土、膨脹土、松散飽和砂土、充填土、雜填土和軟黏土等,這些土層結構對高填方路基的施工質量有很大影響,因而必須采取合理的控制方法。以軟填土層處理為例,該土質結構整體承載能力較差、黏粒含量相對較低、空隙大且含水量高。因此,可以根據工程實際情況綜合運用注漿法、預壓法、加筋法、夯實法和置換法等控制方法來增強路基結構的承載力和密實度,從而降低公路質量問題的發(fā)生率。除此之外,在實施填筑作業(yè)之前,還應該合理處理路基基底區(qū)域。例如,在回填坑洞時要充分進行砂性土壓實工作,并將底部的有機土、樹根和雜草等徹底清除。如果施工路線經過水塘區(qū)域,就要提前將積水抽干,并徹底清理腐殖土和淤泥,然后對其進行全面加固和壓實處理,為后續(xù)工程打下良好的施工基礎。
2.2嚴格控制施工質量
施工質量控制主要涉及工程排水、整平、壓實、填筑和上料等。其中以壓實作業(yè)工序最為關鍵,其主要質量控制過程如下:1)嚴格按照工程項目工藝參數要求,實施路徑壓實處理。直線路段應先從兩邊區(qū)域施工,再實施中間區(qū)域的壓實處理,而曲線路段則與直線路段施工順序相反。2)在實施縱向碾壓作業(yè)時,應將輪跡重疊度距離設計為50 cm。在橫向碾壓作業(yè)時,輪跡重疊度必須基于路面實際寬度而綜合設定[2]。
2.3沉降觀測
為防止高填方路基在整體施工作業(yè)完成后產生沉降病害,則必須合理布設相應的沉降觀測點。1)在監(jiān)測路基高度變化方面,可采用各種樁基監(jiān)控設施和沉降板來實施。而在監(jiān)測路基橫向位移方面,則采用布設水平位移樁的方式來實施。2)應嚴格遵循合同文件及設計圖紙來布設觀測點位數量和位置,并科學制定操作人員、觀測條件及觀測工藝應用方案。3)全面記錄監(jiān)測信息,將其整理存儲,以為后續(xù)工程驗收提供信息依據。此外,當路基結構每日沉降量超過1 cm或坡腳結構每日水平位移量超過0.5 cm時,應立即停止填筑作業(yè)并及時找出原因加以解決。
2.4排水設施建設
在排水設施建設方面主要包括以下兩點:1)地面排水方面。通常采用排水溝與地表水攔截方式實施,如在路塹與路堤邊2 m左右布設相應的排水邊溝,并基于地層含水量及其余降雨量來設計排水溝尺寸。在實際排水溝建設方面,路基邊溝結構截面建設主要以矩形和梯形為主。2)地下排水方面??赏ㄟ^建設地下盲溝方式來解決地表滲水等問題,從而在最大程度上穩(wěn)定邊坡和路基結構。
3.1項目概況
在高填方路基施工技術應用方面,本文主要以某公路工程路基建設施工項目為例,對整體施工技術工藝實施過程進行重點闡述。該工程公路雙向6車道,公路兩側設有人行橫道,最大寬度為30 m、最小寬度為32 m,路基工程挖填方總量分別為1,510,500 m3和237,600 m3[3]。
3.2前期準備
在正式施工開始之前,工程人員選擇區(qū)域公路200 m3路段作為填方試驗區(qū),并基于試驗結果來明確路基施工設備及壓實工藝,從而保障后續(xù)施工順利進行。此外,工程人員在全面了解施工場地詳細情況后,安排專門人員對區(qū)域地面樹木、雜草、雜物和垃圾等進行全面清理,在坡度區(qū)域布設1 m高度的施工臺階采用工程專用壓路設備實施碾壓處理。在實際碾壓過程中嚴格按照“直線段由外向內、曲線段由外向內”的施工順序實施,并將輪跡重疊設定約為0.45 m,以每小時4 km的靜壓施工方式向前推進(特殊路段除外),待完成初壓后實施整體振動壓實作業(yè),具體壓實作業(yè)次數則主要結合試驗結果執(zhí)行,進而保障整體壓實作業(yè)質量。
3.3具體技術應用
3.3.1基底處理
本次案例工程施工路段主要有3條沖溝重疊區(qū)域,為U型與V型沖溝交界段。依據溝河沖擊的基本原理,凹岸結構區(qū)域主要為沖擊區(qū),凸岸區(qū)域成為沖擊物在沖擊作用后的堆積區(qū)域。因此,相關人員采用“拋石擠淤”路基處理方式來增強軟基區(qū)域結構強度。具體操作方式如下:1)將工程路段分為前、后兩個基底處理區(qū),先將5 m×8 m×5 m的淤泥擠出基坑外部,并采用專用工具開挖至前區(qū)基底處理區(qū),隨后向后區(qū)基底處理區(qū)填筑石料,使前區(qū)域基底處理區(qū)的淤泥便于通過力學作用由后區(qū)基底處理區(qū)冒出,相關人員便可上前清理基坑淤泥。2)通過如此往復操作,待前區(qū)基底處理區(qū)淤泥不再從后區(qū)冒出方可停止施工作業(yè),并利用反壓回填方式擠出前區(qū)基底處理區(qū)殘留的淤泥即可。
3.3.2路基填筑
在本次案例項目工程中針對無擋墻結構的路基施工區(qū),相關人員會先以從低到高的方式逐漸施工臺階,采取分層開挖的方式實施填筑作業(yè)。具體施工方式如下:1)從最底端邊坡結構逐漸向上實施填筑作業(yè),將邊坡填筑高度與邊坡平臺填筑寬度分別設定為3.75 m和6 m。2)臺階結構的開挖施工階段以機械施工為主、人工輔助為輔的方式實施,整體坡度建設為3%、邊坡結構最小建設寬度為2 m、臺階建設高度為1 m。此外,需將每次臺階開挖作業(yè)距離設定為20 m,采用邊開挖邊填筑方式實施整體挖填作業(yè),并做后續(xù)的碾壓處理。3)上述工作完成后,為杜絕邊坡臺階結構在施工過程中引起坍塌等不良現象發(fā)生,在距離臺階結構開挖作業(yè)2 m時,應從路基結構頂部慢慢向下依次進行施工作業(yè),并每隔0.5 cm距離實施一次回填壓實處理,直到實際距離滿足項目要求標高為準。
對于原有公路路段存在擋墻結構的公路填筑部分施工,則應重點注意以下三個方面:1)實施臺階結構開挖作業(yè)。首先,從擋墻墻趾下方區(qū)域開始實施,使該區(qū)域施工不會對路面及原始路基造成影響。其次,將開挖作業(yè)分為兩個階段實施,先從擋墻基底結構下方3 m標高區(qū)域開始,再實施擋墻結構下方50 cm標高位置的開挖作業(yè)。最后,為有效避免擋墻結構發(fā)生坍塌、傾斜等不良現象,必須在實際施工過程中嚴格控制擋墻前緣和開口線間距。在本次案例項目中工程人員基于實際情況,將臺階結構高度設計為50 cm,臺階寬度設計為≤2 m,整體坡率設計為3%,臺階結構開挖施工距離設計為20 cm,要求施工人員在開挖作業(yè)實施過程中做好相應的壓實與回填工作。2)采用分層填筑、壓實方式。每完成一層填筑施工后根據實際情況,實施一次補強碾壓,直至擋墻頂面與建筑高度實際標高達到2 m范圍內時,即可完成整體填筑作業(yè)。3)建筑墻體拆除。應及時將擋墻頂面結構以下2 m標高內的全部建筑墻體拆除,直到路基結構邊緣區(qū)域距離中心位置距離達到3 m范圍內時實施臺階開挖,當臺階結構建設高度為1 m左右、臺階建設寬度1 m以上且坡度設計為3%時,即可實施后續(xù)碾壓、回填施工,直至達到原始路堤結構標高標準為止[4]。
3.3.3排水設施布設
為避免區(qū)域性降雨損害工程路基結構,本次案例項目人員基于工程實際要求,在工程施工地下區(qū)布設了4條盲溝,來完成整體路基工程地下排水。第1條盲溝主要布設在工程道路泥巖及砂巖交錯區(qū)域。本次案例項目地層區(qū)域隔水層與含水層分別由泥巖和砂巖構成,此階段布設盲溝利于排除路基結構內部的地下水。第2條盲溝布設在原始路基擋墻底角。該區(qū)域本身地質條件較好,在此處布設盲溝可有效避免地表水隨著土層流入縱向通道。第3、4條盲溝布設在原始公路路基結構中心和擋墻頂下方區(qū)域約2 m處,用于輔助區(qū)域性排水建設工作。
3.4質量控制措施
為避免高填方路基在施工與后續(xù)使用過程中出現質量病害,工程人員必須在整體施工作業(yè)開始前制定完善的施工質量控制方案,本次案例工程質量控制主要包括以下兩點:1)嚴格控制施工材料質量與施工設備應用。工程人員應基于工程項目要求,合理采購各種施工材料與施工設備。對于施工材料質量控制方面,施工單位在材料投入使用之前安排專門人員負責檢查和驗收,一旦發(fā)現工程材料不符合項目標準則一律進行退回返廠處理。而關于施工設備使用方面,施工單位必須在每次施工作業(yè)開始之前,對大型設備實施空載試運行,進而避免因設備問題而影響工程施工質量。2)嚴格控制施工過程?,F場管理人員應基于工程項目施工標準,嚴格控制施工過程中的各個施工環(huán)節(jié),如壓路機行進速度、排水固結建設等方面,從而保障工程施工質量,在最大限度上杜絕公路質量病害問題產生。
綜上所述,為有效解決高填方路基在施工與后續(xù)使用中的各種質量病害,工程人員必須結合工程實際情況,合理制定施工技術應用方案,嚴格把控每道施工工序的質量控制過程,基于工程技術應用標準實施整體施工作業(yè),從而在保障施工質量的前提下加快施工進度、提升企業(yè)經濟效益。
【參考文獻】
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[2]劉佳龍.高速公路軟基地段高填方路基施工技術研究[J].四川建材,2021,47(8):136-137.
[3]段士超.冀西北黃土高填方路基沉降變形規(guī)律及預測研究[D].保定:河北大學,2021.
[4]郭承梁.公路工程高填方路基施工技術研究[J].交通建設與管理,2022(5):136-137.
【作者簡介】
高云,男,1989出生,工程師,學士,研究方向為公路工程與技術。
(編輯:李鈺雙)